do{...}while(0)在宏定義中的作用

如果你是一名C程序員，你肯定很熟悉宏，它們非常強大，如果正確使用可以讓你的工作事半功倍。然而，如果你在定義宏時很隨意沒有認真檢查，那麼它們可能使你發狂，浪費N多時間。在很多的C程序中，你可能會看到許多看起來不是那麼直接的較特殊的宏定義。下面就是一個例子：

#define __set_task_state(tsk, state_value)      \
    do { (tsk)->state = (state_value); } while (0)

在Linux內核和其它一些著名的C庫中有許多使用do{…}while(0)的宏定義。這種宏的用途是什麼？有什麼好處？

Google的Robert Love（先前從事Linux內核開發）給我們解答如下：

do{…}while(0)在C中是唯一的構造程序，讓你定義的宏總是以相同的方式工作，這樣不管怎麼使用宏（尤其在沒有用大括號包圍調用宏的語句），宏後面的分號也是相同的效果。

這句話聽起來可能有些拗口，其實用一句話概括就是：使用do{…}while(0)構造後的宏定義不會受到大括號、分號等的影響，總是會按你期望的方式調用運行。

例如：

#define foo(x) bar(x); baz(x)

然後你可能這樣調用：

foo(wolf);

這將被宏擴展爲：

bar(wolf); baz(wolf);

這的確是我們期望的正確輸出。下面看看如果我們這樣調用：

if (!feral)
    foo(wolf);

那麼擴展後可能就不是你所期望的結果。上面語句將擴展爲:

if (!feral)
    bar(wolf);
baz(wolf);

顯而易見，這是錯誤的，也是大家經常易犯的錯誤之一。

幾乎在所有的情況下，期望寫多語句宏來達到正確的結果是不可能的。你不能讓宏像函數一樣行爲——在沒有do/while(0)的情況下。

如果我們使用do{…}while(0)來重新定義宏，即：

#define foo(x) do { bar(x); baz(x); } while (0)

現在，該語句功能上等價於前者，do能確保大括號裏的邏輯能被執行，而while(0)能確保該邏輯只被執行一次，即與沒有循環時一樣。

對於上面的if語句，將會被擴展爲：

if (!feral)
    do { bar(wolf); baz(wolf); } while (0);

從語義上講，它與下面的語句是等價的：

if (!feral) {
    bar(wolf);
    baz(wolf);
}

這裏你可能感到迷惑不解了，爲什麼不用大括號直接把宏包圍起來呢？爲什麼非得使用do/while(0)邏輯呢？

例如，我們用大括號來定義宏如下：

#define foo(x)  { bar(x); baz(x); }

這對於上面舉的if語句的確能被正確擴展，但是如果我們有下面的語句調用呢：

if (!feral)
    foo(wolf);
else
    bin(wolf);

宏擴展後將變成：

if (!feral) {
    bar(wolf);
    baz(wolf);
};
else
    bin(wolf);

大家可以看出，這就有語法錯誤了。

總結：Linux和其它代碼庫裏的宏都用do/while(0)來包圍執行邏輯，因爲它能確保宏的行爲總是相同的，而不管在調用代碼中使用了多少分號和大括號。

參考文章：
C語言宏的特殊用法和幾個坑